CN111945547A - 用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构及控制方法，包括臼榫连接单元、卡扣连接单元和缆索连接单元；臼榫连接单元包括设置在前侧箱梁形桥板的后端端面上的多个臼槽；还包括设置在后侧箱梁形桥板的前端端面上的多个可伸缩的卯榫；卡扣连接单元包括设置在前侧箱梁形桥板的后端部的左右两侧外侧壁上的卡扣槽；还包括设置在后侧箱梁形桥板的前端部的左右两侧外侧壁上的可左右移动的限位卡扣；缆索连接单元包括缆索和两个卷扬机；两个卷扬机设置在缆索的两端。本发明的箱梁形桥板之间不会因桥墩大幅位移产生相互作用应力，在一定位移许可度之下抵抗地震纵向剪切作用，在无损桥梁的前提下完成抗震功能。

Description

用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构及控制方法
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体地说是涉及一种用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构及控制方法。
背景技术
地震对桥梁的破坏主要是由于地表破坏和桥梁受震破坏引起的。其中桥梁受震破坏是由于地震使桥梁产生水平和竖直振动，造成桥梁构件的损坏和破坏，甚至使桥梁倒坍。地表破坏有地裂、滑坡、塌方、岸坡滑移和砂土液化等现象。地裂会造成桥梁跨度的缩短、伸长或墩台下沉。在陡峻山区或砂性土和软粘土河岸处，强烈地震引起的塌方、岸坡滑动以及山石滚落，可使桥梁破坏。在浅层的饱和疏松砂土处，地震作用易引起砂土液化，致使桥梁突然下沉或不均匀下沉，甚至使桥梁倾倒。在坡边土岸或古河道处，地震则往往引起岸坡滑移、开裂和崩坍等现象，造成桥梁破坏。
箱梁式桥梁由多段箱梁式桥板组合而成，每段箱梁式桥板均由对应桥墩支撑，相邻箱梁式桥板之间一部分通过伸缩缝连接，另一部分浇筑混凝土固定连接。地震发生时桥墩会产生大幅度位移，导致浇筑混凝土固定连接的两段箱梁式桥板，会产生巨大的应力，破坏箱梁式桥板之间的连接或者导致桥墩损坏。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构及控制方法，箱梁形桥板之间不会因桥墩大幅位移产生相互作用应力，在一定位移许可度之下抵抗地震纵向剪切作用，在无损桥梁的前提下完成抗震功能。
技术方案：本发明提出一种用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构，所述箱梁形桥板前后铺设；包括臼榫连接单元、卡扣连接单元和缆索连接单元；
所述臼榫连接单元包括设置在前侧箱梁形桥板的后端端面上的多个臼槽；还包括设置在后侧箱梁形桥板的前端端面上的多个可伸缩的卯榫；所述卯榫伸出后，一一对应连接臼槽；
所述卡扣连接单元包括设置在所述前侧箱梁形桥板的后端部的左右两侧外侧壁上的卡扣槽；还包括设置在所述后侧箱梁形桥板的前端部的左右两侧外侧壁上的可左右移动的限位卡扣；当左侧的限位卡扣向右移动，可嵌入连接左侧的卡扣槽；当右侧的限位卡扣向左移动，可嵌入连接右侧的卡扣槽；
所述缆索连接单元包括缆索和两个卷扬机；所述两个卷扬机设置在缆索的两端；一个卷扬机固定在前侧箱梁形桥板的中空腔体的内壁；另一个卷扬机固定在后侧箱梁形桥板的中空腔体的内壁。
进一步，还包括连环弹簧连接管；所述连环弹簧连接管穿接在两个箱梁形桥板的中空腔体内，用于铺设电缆；所述缆索穿接在连环弹簧连接管内。
进一步，所述臼槽的数量为四个，分别设置在前侧箱梁形桥板的后端端面的左上角、左下角、右上角和右下角；所述卯榫的数量为四个，分别设置在后侧箱梁形桥板的前端端面的左上角、左下角、右上角和右下角。
进一步，还包括地震动传感器和控制器；所述地震动传感器布置在箱梁形桥板上，包括加速度传感器和位移传感器，用于检测地震动信号；所述控制器接收地震动传感器的信号，控制卯榫的伸缩，控制限位卡扣的左右移动，以及控制卷扬机张紧或放松缆索。
一种用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构的控制方法，包括：
正常工作状态下，所述卯榫伸长并一一固定在臼槽内；所述限位卡扣向靠近箱梁形桥板中心的方向移动，卡接在卡扣槽内；卷扬机张紧缆索；两个箱梁形桥板固定约束，连接成一个刚性整体；
当地震动传感器探测到超过容许阈值的地震信号或有地震预报时，控制器控制伸缩卯榫缩回；限位卡扣向侧面松开；卷扬机放松缆索；箱梁形桥板之间可以自由位移；
当地震预警取消或者余震结束后，控制器所述卯榫伸长并一一固定在臼槽内；所述限位卡扣向靠近箱梁形桥板中心的方向移动，卡接在卡扣槽内；卷扬机张紧缆索；恢复正常工作状态。
有益效果：本发明在正常工作状态下，所述卯榫伸长并一一固定在臼槽内；所述限位卡扣向靠近箱梁形桥板中心的方向移动，卡接在卡扣槽内；卷扬机张紧缆索；两个箱梁形桥板固定约束，连接成一个刚性整体；
当地震动传感器探测到超过容许阈值的地震信号或有地震预报时，控制器控制伸缩卯榫缩回；限位卡扣向侧面松开；卷扬机放松缆索；箱梁形桥板之间可以自由位移；通过释放箱梁形桥板之间的约束，箱梁形桥板之间不会因桥墩大幅位移产生相互作用应力，在一定位移许可度之下抵抗地震纵向剪切作用及拉伸作用，在无损桥梁的前提下完成抗震功能；无需人员值守，通过地震动传感器来自动控制，在短时间内完成抗震设防，并有效防止余震带来的次生损害；
当地震预警取消或者余震结束后，控制器所述卯榫伸长并一一固定在臼槽内；所述限位卡扣向靠近箱梁形桥板中心的方向移动，卡接在卡扣槽内；卷扬机张紧缆索；恢复正常工作状态。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明提出一种用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构，所述箱梁形桥板1前后铺设；包括臼榫连接单元、卡扣连接单元和缆索连接单元。
所述臼榫连接单元包括设置在前侧箱梁形桥板1的后端端面上的多个臼槽201；还包括设置在后侧箱梁形桥板1的前端端面上的多个可伸缩的卯榫202；所述卯榫202伸出后，一一对应连接臼槽201。卯榫202优选通过液压驱动伸缩。本实施例中，所述臼槽201的数量为四个，分别设置在前侧箱梁形桥板1的后端端面的左上角、左下角、右上角和右下角；所述卯榫202的数量为四个，分别设置在后侧箱梁形桥板1的前端端面的左上角、左下角、右上角和右下角。所述臼榫连接单元用于限制箱梁形桥板1之间的旋转位移，限制箱梁形桥板1之间在垂直于前后方向的竖直平面上任意方向的位移。
所述卡扣连接单元包括设置在所述前侧箱梁形桥板1的后端部的左右两侧外侧壁上的卡扣槽301；还包括设置在所述后侧箱梁形桥板1的前端部的左右两侧外侧壁上的可左右移动的限位卡扣302。限位卡扣302的端部内侧有突起的齿，可以扣在卡扣槽301内；当左侧的限位卡扣302向右移动，可嵌入连接左侧的卡扣槽301；当右侧的限位卡扣302向左移动，可嵌入连接右侧的卡扣槽301。限位卡扣302优选通过液压驱动左右移动。所述卡扣连接单元用于限制箱梁形桥板1之间的左右位移及前后位移。
所述缆索连接单元包括缆索401和两个卷扬机402；所述两个卷扬机402设置在缆索401的两端；一个卷扬机402固定在前侧箱梁形桥板1的中空腔体的内壁；另一个卷扬机402固定在后侧箱梁形桥板1的中空腔体的内壁。所述缆索连接单元用于限制箱梁形桥板1之间前后方向间距增大。
本发明还包括连环弹簧连接管5；所述连环弹簧连接管5穿接在两个箱梁形桥板1的中空腔体内，用于铺设电缆；所述缆索401穿接在连环弹簧连接管5内。连环弹簧连接管5是由套叠的金属圆环拼接而成的可变形管道，并可以像金属弹簧管一样伸长缩短。
本发明还包括地震动传感器和控制器；所述地震动传感器布置在箱梁形桥板1上，包括加速度传感器和位移传感器，用于检测地震动信号；所述控制器接收地震动传感器的信号，控制卯榫202的伸缩，控制限位卡扣302的左右移动，以及控制卷扬机402张紧或放松缆索401。
一种用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构的控制方法，包括：
正常工作状态下，所述卯榫202伸长并一一固定在臼槽201内；所述限位卡扣302向靠近箱梁形桥板1中心的方向移动，卡接在卡扣槽301内；卷扬机402张紧缆索401；两个箱梁形桥板1固定约束，连接成一个刚性整体；
当地震动传感器探测到超过容许阈值的地震信号或有地震预报时，控制器控制伸缩卯榫202缩回；限位卡扣302向侧面松开；卷扬机402放松缆索401；箱梁形桥板1之间可以自由位移；从而每个箱梁形桥板1对应的桥墩之间也处于整体自由状态，在有限范围内可以实现自由活动，各桥墩之间的箱梁形桥板1不传递剪应力和拉应力；
当地震预警取消或者余震结束后，控制器所述卯榫202伸长并一一固定在臼槽201内；所述限位卡扣302向靠近箱梁形桥板1中心的方向移动，卡接在卡扣槽301内；卷扬机402张紧缆索401；恢复正常工作状态。

Claims (5)

1.一种用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构，所述箱梁形桥板（1）前后铺设；其特征在于：包括臼榫连接单元、卡扣连接单元和缆索连接单元；
所述臼榫连接单元包括设置在前侧箱梁形桥板（1）的后端端面上的多个臼槽（201）；还包括设置在后侧箱梁形桥板（1）的前端端面上的多个可伸缩的卯榫（202）；所述卯榫（202）伸出后，一一对应连接臼槽（201）；
所述卡扣连接单元包括设置在所述前侧箱梁形桥板（1）的后端部的左右两侧外侧壁上的卡扣槽（301）；还包括设置在所述后侧箱梁形桥板（1）的前端部的左右两侧外侧壁上的可左右移动的限位卡扣（302）；当左侧的限位卡扣（302）向右移动，可嵌入连接左侧的卡扣槽（301）；当右侧的限位卡扣（302）向左移动，可嵌入连接右侧的卡扣槽（301）；
所述缆索连接单元包括缆索（401）和两个卷扬机（402）；所述两个卷扬机（402）设置在缆索（401）的两端；一个卷扬机（402）固定在前侧箱梁形桥板（1）的中空腔体的内壁；另一个卷扬机（402）固定在后侧箱梁形桥板（1）的中空腔体的内壁。
2.根据权利要求1所述的用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构，其特征在于：还包括连环弹簧连接管（5）；所述连环弹簧连接管（5）穿接在两个箱梁形桥板（1）的中空腔体内，用于铺设电缆；所述缆索（401）穿接在连环弹簧连接管（5）内。
3.根据权利要求2所述的用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构，其特征在于：所述臼槽（201）的数量为四个，分别设置在前侧箱梁形桥板（1）的后端端面的左上角、左下角、右上角和右下角；所述卯榫（202）的数量为四个，分别设置在后侧箱梁形桥板（1）的前端端面的左上角、左下角、右上角和右下角。
4.根据权利要求3所述的用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构，其特征在于：还包括地震动传感器和控制器；所述地震动传感器布置在箱梁形桥板（1）上，包括加速度传感器和位移传感器，用于检测地震动信号；所述控制器接收地震动传感器的信号，控制卯榫（202）的伸缩，控制限位卡扣（302）的左右移动，以及控制卷扬机（402）张紧或放松缆索（401）。
5.一种用于箱梁形桥板间的臼榫连环抗震连接结构的控制方法，其特征在于包括：
正常工作状态下，所述卯榫（202）伸长并一一固定在臼槽（201）内；所述限位卡扣（302）向靠近箱梁形桥板（1）中心的方向移动，卡接在卡扣槽（301）内；卷扬机（402）张紧缆索（401）；两个箱梁形桥板（1）固定约束，连接成一个刚性整体；
当地震动传感器探测到超过容许阈值的地震信号或有地震预报时，控制器控制伸缩卯榫（202）缩回；限位卡扣（302）向侧面松开；卷扬机（402）放松缆索（401）；箱梁形桥板（1）之间可以自由位移；
当地震预警取消或者余震结束后，控制器所述卯榫（202）伸长并一一固定在臼槽（201）内；所述限位卡扣（302）向靠近箱梁形桥板（1）中心的方向移动，卡接在卡扣槽（301）内；卷扬机（402）张紧缆索（401）；恢复正常工作状态。
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